JP3234626B2 - 誘起蛍光の測定方法およびその測定装置 - Google Patents
誘起蛍光の測定方法およびその測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子・分子の気体また
は粒子ビームから成る光反応系を、レーザ装置やランプ
等の光源からの励起光を用いて光励起させ、特定励起種
の放出する誘起蛍光を測定する励起蛍光の測定方法およ
びその測定装置に関する。
は粒子ビームから成る光反応系を、レーザ装置やランプ
等の光源からの励起光を用いて光励起させ、特定励起種
の放出する誘起蛍光を測定する励起蛍光の測定方法およ
びその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光またはランプ等の光源からの励
起光を用いて原子・分子あるいは粒子ビームを光励起
（光反応）させ、励起された特定励起種（生成種）の放
出する誘起蛍光の測定する分野において、例えば蛍光信
号量の励起光（照射光）強度依存性の測定や光照射後の
蛍光信号減衰特性の測定等は、利用している光励起（光
反応）の効率や励起種（生成種）の生成量・安定性を把
握する上で非常に重要である。特に、複数種類の元素の
混合気体にレーザ光を照射してレーザ光誘起の光反応を
させる場合や単一種類の元素に複数波長のレーザ光を照
射して光励起させる場合等の誘起蛍光測定が、分光学上
及び産業上注目され利用されている。
起光を用いて原子・分子あるいは粒子ビームを光励起
（光反応）させ、励起された特定励起種（生成種）の放
出する誘起蛍光の測定する分野において、例えば蛍光信
号量の励起光（照射光）強度依存性の測定や光照射後の
蛍光信号減衰特性の測定等は、利用している光励起（光
反応）の効率や励起種（生成種）の生成量・安定性を把
握する上で非常に重要である。特に、複数種類の元素の
混合気体にレーザ光を照射してレーザ光誘起の光反応を
させる場合や単一種類の元素に複数波長のレーザ光を照
射して光励起させる場合等の誘起蛍光測定が、分光学上
及び産業上注目され利用されている。
【０００３】一方、測定の対象となる特定励起種（生成
種）の自然放出蛍光には、励起光である照射光による散
乱光を伴っているため、Ｓ／Ｎ比の良い蛍光検出を行う
ためには、この散乱光を充分に低減させることが必要と
なる。
種）の自然放出蛍光には、励起光である照射光による散
乱光を伴っているため、Ｓ／Ｎ比の良い蛍光検出を行う
ためには、この散乱光を充分に低減させることが必要と
なる。
【０００４】そのため、従来では、散乱光を低減させる
ために、 照射光を周波数の大きな短パルス状にして、パルス
間隔を励起種（生成種）の自然放出寿命よりも長くする
時間分解的な方法、 蛍光検出器への蛍光集光系に空間フィルタを設け
て、光反応セル内での照射光の乱反射光成分が混入しな
いようにする空間配置的な方法、 蛍光波長を照射光波長から分離するためにバンドパ
ス型干渉フィルタまたは回析格子を利用して測定波長を
限定する波長選択的な方法、 を適宜組み合わて用いることが一般に行われていた。
ために、 照射光を周波数の大きな短パルス状にして、パルス
間隔を励起種（生成種）の自然放出寿命よりも長くする
時間分解的な方法、 蛍光検出器への蛍光集光系に空間フィルタを設け
て、光反応セル内での照射光の乱反射光成分が混入しな
いようにする空間配置的な方法、 蛍光波長を照射光波長から分離するためにバンドパ
ス型干渉フィルタまたは回析格子を利用して測定波長を
限定する波長選択的な方法、 を適宜組み合わて用いることが一般に行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照射光
による散乱光を充分に減衰させるために前述のような
〜までの方法を用いても、照射光のパルス幅が蛍光寿
命に比べてデルタ関数的な近似ができるほどに短くなら
なければ、本質的に取り除けない散乱光としてレーリ散
乱光がある。このレーリ散乱光は、照射レーザ光の振動
電場により誘起された原子・分子の双極子モーメントが
照射光の偏光方向（電場ベクトルの方向）に振動するこ
とにより放射状に放出される光であり、照射光と同一の
波長成分を有する散乱光である。このレーリ散乱光が、
誘起蛍光に対するノイズ成分となり、蛍光波長と照射光
波長とが近接すればするほど、Ｓ／Ｎ比を下げる原因と
なっていた。
による散乱光を充分に減衰させるために前述のような
〜までの方法を用いても、照射光のパルス幅が蛍光寿
命に比べてデルタ関数的な近似ができるほどに短くなら
なければ、本質的に取り除けない散乱光としてレーリ散
乱光がある。このレーリ散乱光は、照射レーザ光の振動
電場により誘起された原子・分子の双極子モーメントが
照射光の偏光方向（電場ベクトルの方向）に振動するこ
とにより放射状に放出される光であり、照射光と同一の
波長成分を有する散乱光である。このレーリ散乱光が、
誘起蛍光に対するノイズ成分となり、蛍光波長と照射光
波長とが近接すればするほど、Ｓ／Ｎ比を下げる原因と
なっていた。
【０００６】また、照射光のパルス幅を蛍光寿命に比べ
てデルタ関数的な近似ができるほどに短パルス状にする
ことは容易でないため、このレーリ散乱光をできるだけ
低減させることが蛍光信号のＳ／Ｎ比を向上させる上で
のポイントとなる。
てデルタ関数的な近似ができるほどに短パルス状にする
ことは容易でないため、このレーリ散乱光をできるだけ
低減させることが蛍光信号のＳ／Ｎ比を向上させる上で
のポイントとなる。
【０００７】本発明は上記に鑑み、蛍光測定方向から見
た励起光（照射光）のレーリ散乱光によるノイズ成分を
低減させて高Ｓ／Ｎ比の蛍光信号を検出できるようにし
た誘起蛍光の測定方法およびその測定装置を提供するこ
とを目的とする。
た励起光（照射光）のレーリ散乱光によるノイズ成分を
低減させて高Ｓ／Ｎ比の蛍光信号を検出できるようにし
た誘起蛍光の測定方法およびその測定装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る誘起蛍光の測定方法は、請求項１に記
載したように、光反応系に光源からの励起光を照射して
光励起させ、特定励起種の放出する誘起蛍光を測定する
誘起蛍光の測定方法において、前記励起光の電場ベクト
ルを蛍光測定方向に平行な方向に偏光させつつ上記蛍光
測定方向に直角な方向から励起光を前記光反応系に入射
させる方法にある。
め、本発明に係る誘起蛍光の測定方法は、請求項１に記
載したように、光反応系に光源からの励起光を照射して
光励起させ、特定励起種の放出する誘起蛍光を測定する
誘起蛍光の測定方法において、前記励起光の電場ベクト
ルを蛍光測定方向に平行な方向に偏光させつつ上記蛍光
測定方向に直角な方向から励起光を前記光反応系に入射
させる方法にある。
【０００９】また、本発明に係る誘起蛍光の測定装置
は、上述した課題を達成するために、請求項２に記載し
たように、光源から偏光子を通して電場ベクトルの励起
光を照射する光照射系と、この光照射系からの励起光が
入射される一方、内部に光反応系と、この光反応系内で
生じた励起光の乱反射成分を取り除く蛍光集光系と、前
記光反応系内で特定励起種が放出する誘起蛍光の波長を
選択して検出する誘起蛍光検出系とを有し、前記光反応
系から誘起蛍光を取り出す蛍光測定方向に平行な電場ベ
クトルの励起光を蛍光測定方向に対して直角方向から光
反応系に入射させたものである。
は、上述した課題を達成するために、請求項２に記載し
たように、光源から偏光子を通して電場ベクトルの励起
光を照射する光照射系と、この光照射系からの励起光が
入射される一方、内部に光反応系と、この光反応系内で
生じた励起光の乱反射成分を取り除く蛍光集光系と、前
記光反応系内で特定励起種が放出する誘起蛍光の波長を
選択して検出する誘起蛍光検出系とを有し、前記光反応
系から誘起蛍光を取り出す蛍光測定方向に平行な電場ベ
クトルの励起光を蛍光測定方向に対して直角方向から光
反応系に入射させたものである。
【００１０】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、光反応
系を、光源からの励起光を用いて光励起し、特定励起種
（生成種）の放出する誘起蛍光を測定する際、励起光の
電場ベクトルを蛍光測定方向に平行な方向に偏光させる
一方、蛍光測定方向に対して励起光を直角方向から光反
応系に入射させることにより、蛍光測定方向から見た励
起光のレーリ散乱光を低減させ、高Ｓ／Ｎ比の信号検出
を可能とするものである。
系を、光源からの励起光を用いて光励起し、特定励起種
（生成種）の放出する誘起蛍光を測定する際、励起光の
電場ベクトルを蛍光測定方向に平行な方向に偏光させる
一方、蛍光測定方向に対して励起光を直角方向から光反
応系に入射させることにより、蛍光測定方向から見た励
起光のレーリ散乱光を低減させ、高Ｓ／Ｎ比の信号検出
を可能とするものである。
【００１１】また本発明の誘起蛍光の測定方法およびそ
の測定装置は、励起光の電場ベクトルを蛍光測定方向に
平行な方向に偏光させて、蛍光測定方向に対して直角方
向から励起光を光反応系に入射させることにより、蛍光
測定方向に平行な方向に分極した双極子モーメントを原
子・分子に励起させ、励起光と同一周波数で振動させる
ものである。このとき発生して伝播するレーリ散乱光は
図２に示すような波面を有して放射状に拡散していくの
で、双極子の両端である極方向、すなわち蛍光測定方向
へレーリ散乱光の波面が到達しにくい。
の測定装置は、励起光の電場ベクトルを蛍光測定方向に
平行な方向に偏光させて、蛍光測定方向に対して直角方
向から励起光を光反応系に入射させることにより、蛍光
測定方向に平行な方向に分極した双極子モーメントを原
子・分子に励起させ、励起光と同一周波数で振動させる
ものである。このとき発生して伝播するレーリ散乱光は
図２に示すような波面を有して放射状に拡散していくの
で、双極子の両端である極方向、すなわち蛍光測定方向
へレーリ散乱光の波面が到達しにくい。
【００１２】一方、誘起蛍光の放出は等方的に生じるた
め、励起光の偏位特性に依存しない。よって、蛍光測定
方向から見た蛍光信号の検出を、励起光のレーリ散乱光
を低減させて高Ｓ／Ｎ比にすることを可能とするもので
ある。
め、励起光の偏位特性に依存しない。よって、蛍光測定
方向から見た蛍光信号の検出を、励起光のレーリ散乱光
を低減させて高Ｓ／Ｎ比にすることを可能とするもので
ある。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１４】図１は本発明に係る誘起蛍光の測定装置の
一例を示す原理図である。この誘起蛍光測定装置１は、
電場ベクトルの励起光を照射する光照射系２と、この光
照射系２からの励起光が照射される一方、内部に原子や
分子の気体が封入されるか、あるいは粒子ビームが発生
せしめられる光反応系３と、この光反応系３内で生じた
励起光の乱反射成分を取り除く蛍光集光系４と、光反応
系３で生じた誘起蛍光を蛍光集光系４を介して取り出す
誘起蛍光検出系５とから主に構成される。
一例を示す原理図である。この誘起蛍光測定装置１は、
電場ベクトルの励起光を照射する光照射系２と、この光
照射系２からの励起光が照射される一方、内部に原子や
分子の気体が封入されるか、あるいは粒子ビームが発生
せしめられる光反応系３と、この光反応系３内で生じた
励起光の乱反射成分を取り除く蛍光集光系４と、光反応
系３で生じた誘起蛍光を蛍光集光系４を介して取り出す
誘起蛍光検出系５とから主に構成される。
【００１５】光照射系２は、レーザ光等の励起光（照射
光）を出力するランプやレーザ装置等の光源６と、この
光源６から出力された励起光を偏光する偏光子（検光
子）７とを備え、この偏光子７で偏光された励起光は磁
場ベクトル成分が除去され、電場ベクトルを有する励起
光として光反応系３内に照射される。励起光は電場のベ
クトルとその進行方向により偏光面を形成している。
光）を出力するランプやレーザ装置等の光源６と、この
光源６から出力された励起光を偏光する偏光子（検光
子）７とを備え、この偏光子７で偏光された励起光は磁
場ベクトル成分が除去され、電場ベクトルを有する励起
光として光反応系３内に照射される。励起光は電場のベ
クトルとその進行方向により偏光面を形成している。
【００１６】光反応系３は、前記光照射系２に面して設
置される光反応セル８を有し、この光反応セル８には光
照射系２から出射された励起光（照射光）を内部に導く
光入射窓９ａと、この光入射窓８と対向する位置に設け
られた光出射窓９ｂと、前記励起光の進行方向と直交す
る蛍光測定方向に設けられた蛍光測定窓１０とを有して
おり、内部に原子・分子の気体１１が封入されている。
置される光反応セル８を有し、この光反応セル８には光
照射系２から出射された励起光（照射光）を内部に導く
光入射窓９ａと、この光入射窓８と対向する位置に設け
られた光出射窓９ｂと、前記励起光の進行方向と直交す
る蛍光測定方向に設けられた蛍光測定窓１０とを有して
おり、内部に原子・分子の気体１１が封入されている。
【００１７】なお、光反応セル８に原子・分子の気体１
１を封入する代わりに粒子ビームを発生させるようにす
ることもできる。
１を封入する代わりに粒子ビームを発生させるようにす
ることもできる。
【００１８】一方、蛍光集光系４は、２枚の凸レンズ１
２，１３と、このレンズ１２，１３の間に配置されたピ
ンホール１４とからなり、前記光反応系３内で生じた励
起光（照射光）の乱反射成分を空間的に分離するように
なっている。
２，１３と、このレンズ１２，１３の間に配置されたピ
ンホール１４とからなり、前記光反応系３内で生じた励
起光（照射光）の乱反射成分を空間的に分離するように
なっている。
【００１９】また、誘起蛍光検出系５には、バンドパス
型干渉フィルタまたは回析格子等の観測波長選択素子１
５と、この波長選択素子１５を透過した誘起蛍光をモニ
ターする光電子増倍管等の光検出器１６とが備えられて
いる。
型干渉フィルタまたは回析格子等の観測波長選択素子１
５と、この波長選択素子１５を透過した誘起蛍光をモニ
ターする光電子増倍管等の光検出器１６とが備えられて
いる。
【００２０】ところで、光照射系２の光源６から出射さ
れた励起光（照射光）の電場ベクトルは、偏光子７の配
置方向を調整することにより、ＡＢの矢印方向に偏光さ
せてあり、この偏光方向ＡＢは蛍光測定の方向ＣＤの矢
印方向とほぼ平行にしてある。また、励起光（照射光）
の進行方向は、ＥＦの矢印方向であり、この進行方向Ｅ
Ｆは蛍光測定方向ＣＤの矢印方向とほぼ直角方向になっ
ている。
れた励起光（照射光）の電場ベクトルは、偏光子７の配
置方向を調整することにより、ＡＢの矢印方向に偏光さ
せてあり、この偏光方向ＡＢは蛍光測定の方向ＣＤの矢
印方向とほぼ平行にしてある。また、励起光（照射光）
の進行方向は、ＥＦの矢印方向であり、この進行方向Ｅ
Ｆは蛍光測定方向ＣＤの矢印方向とほぼ直角方向になっ
ている。
【００２１】そして、光反応系３内に封入された原子や
分子の気体（粒子ビーム）に電場ベクトルの励起光（照
射光）を照射させると、光反応系３内の原子や分子が光
励起されて励起状態となる。この励起状態の原子や分子
が安定した基底状態に戻るとき、蛍光を発し、誘起蛍光
が生ぜしめられる。光反応系３の一部１７から放出され
る誘起蛍光１８は、蛍光集光系４を経て、蛍光波長に適
合した観測波長測定素子１５を透過し、光検出部１６で
検出されるようなされている。
分子の気体（粒子ビーム）に電場ベクトルの励起光（照
射光）を照射させると、光反応系３内の原子や分子が光
励起されて励起状態となる。この励起状態の原子や分子
が安定した基底状態に戻るとき、蛍光を発し、誘起蛍光
が生ぜしめられる。光反応系３の一部１７から放出され
る誘起蛍光１８は、蛍光集光系４を経て、蛍光波長に適
合した観測波長測定素子１５を透過し、光検出部１６で
検出されるようなされている。
【００２２】この時、光検出器１６には、励起光（照射
光）のレーリ散乱光が混入しにくいため、高Ｓ／Ｎ比の
誘起蛍光の検出が効率よく可能となる。
光）のレーリ散乱光が混入しにくいため、高Ｓ／Ｎ比の
誘起蛍光の検出が効率よく可能となる。
【００２３】即ち、励起光（照射光）の電場ベクトルを
蛍光測定方向ＣＤに平行な偏光方向ＡＢに偏光させて、
測定方向ＣＤに対して直角方向ＥＦから光反応系３の光
反応セル８に入射させることにより、図２に示すよう
に、蛍光測定方向ＣＤに平行な方向に分極した双極子モ
ーメント１９を原子・分子の気体１１に誘起させ、励起
光（照射光）と同一周波数で振動させる。
蛍光測定方向ＣＤに平行な偏光方向ＡＢに偏光させて、
測定方向ＣＤに対して直角方向ＥＦから光反応系３の光
反応セル８に入射させることにより、図２に示すよう
に、蛍光測定方向ＣＤに平行な方向に分極した双極子モ
ーメント１９を原子・分子の気体１１に誘起させ、励起
光（照射光）と同一周波数で振動させる。
【００２４】この時発生して伝幡するレーリ散乱光は、
図２に示すような波面２０を有して放射状に拡散してい
くので、双極子モーメント１９の両端である極方向、す
なわち蛍光測定方向ＣＤにはレーリ散乱光の波面２０が
到達しにくくなる。
図２に示すような波面２０を有して放射状に拡散してい
くので、双極子モーメント１９の両端である極方向、す
なわち蛍光測定方向ＣＤにはレーリ散乱光の波面２０が
到達しにくくなる。
【００２５】一方、誘起蛍光の放出は等方向に生じるた
め、励起光（照射光）の偏光特性に依存しない。
め、励起光（照射光）の偏光特性に依存しない。
【００２６】これによって、測定方向から見た蛍光信号
の検出を、励起光（照射光）のレーリ散乱光を低減させ
た高Ｓ／Ｎ比にすることができる。
の検出を、励起光（照射光）のレーリ散乱光を低減させ
た高Ｓ／Ｎ比にすることができる。
【００２７】なお、一実施例では、光反応系３、蛍光集
光系４および誘起蛍光検出系５をストレートに整列配置
した例を示したが、蛍光測定方向、すなわち、蛍光取出
方向が励起光の入射方向に対して所要の角度関係に保て
ばよく、必ずしもストレートに整列配列する必要はな
い。
光系４および誘起蛍光検出系５をストレートに整列配置
した例を示したが、蛍光測定方向、すなわち、蛍光取出
方向が励起光の入射方向に対して所要の角度関係に保て
ばよく、必ずしもストレートに整列配列する必要はな
い。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
励起光（照射光）の電場ベクトルを蛍光測定方向に平行
な方向に偏光させて、蛍光測定方向に対して直角方向か
ら光反応系に入射させることにより、蛍光測定方向から
見た励起光（照射光）のレーリ散乱光を低減させた高Ｓ
／Ｎ比の蛍光信号を検出することができる。
励起光（照射光）の電場ベクトルを蛍光測定方向に平行
な方向に偏光させて、蛍光測定方向に対して直角方向か
ら光反応系に入射させることにより、蛍光測定方向から
見た励起光（照射光）のレーリ散乱光を低減させた高Ｓ
／Ｎ比の蛍光信号を検出することができる。
【図１】本発明の励起蛍光の測定装置の一実施例を示す
原理図。
原理図。
【図２】誘起蛍光測定装置の作用の説明に付する図。
１ 誘起蛍光測定装置 ２ 光照射系 ３ 光反応系 ４ 蛍光集光系 ５ 誘起蛍光検出系 ６ 光源 ７ 偏光子（検光子） ８ 光反応セル ９ａ 光入射窓 １０ 蛍光測定窓 １５ 観測波長選択素子 １６ 光検出器 １８ 誘起蛍光 １９ 双極子モーメント ２０ レーリ散乱光の波面 ＡＢ 励起光の偏光方向 ＣＤ 蛍光測定方向 ＥＦ 励起光の進行方向
Claims (2)
- 【請求項１】 光反応系に光源からの励起光を照射して
光励起させ、特定励起種の放出する誘起蛍光を測定する
誘起蛍光の測定方法において、前記励起光の電場ベクト
ルを蛍光測定方向に平行な方向に偏光させつつ上記蛍光
測定方向に直角な方向から励起光を前記光反応系に入射
させることを特徴とする誘起蛍光の測定方法。 - 【請求項２】 光源から偏光子を通して電場ベクトルの
励起光を照射する光照射系と、この光照射系からの励起
光が入射される一方、内部に光反応系と、この光反応系
内で生じた励起光の乱反射成分を取り除く蛍光集光系
と、前記光反応系内で特定励起種が放出する誘起蛍光の
波長を選択して検出する誘起蛍光検出系とを有し、前記
光反応系から誘起蛍光を取り出す蛍光測定方向に平行な
電場ベクトルの励起光を蛍光測定方向に対して直角方向
から光反応系に入射させたことを特徴とする誘起蛍光の
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10956092A JP3234626B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 誘起蛍光の測定方法およびその測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10956092A JP3234626B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 誘起蛍光の測定方法およびその測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302894A JPH05302894A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3234626B2 true JP3234626B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=14513335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10956092A Expired - Fee Related JP3234626B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 誘起蛍光の測定方法およびその測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234626B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0953379B1 (en) * | 1998-05-01 | 2004-07-21 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Apparatus for simultaneously monitoring reactions taking place in a plurality of reaction vessels |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10956092A patent/JP3234626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05302894A (ja) | 1993-11-16 |
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